[發明專利]一種基于地質強度指標的濾失系數的確定方法

無效

• 申請號: 201210049182.2
• 申請日: 2012-02-29
• 公開（公告）號: CN102621050A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 蘇現波;唐遠游;馬耕;李伍成;郭紅玉;陶云奇;劉曉;韓穎;楊程濤;宋金星
• 申請（專利權）人: 河南煤業化工集團研究院有限責任公司;河南理工大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 王聚才

技術領域

本發明屬于煤礦安全生產技術領域，尤其涉及一種基于地質強度指標的濾失系數的確定方法。?

背景技術

滲透率是儲層重要參數，傳統的獲取手段包括地震、巖芯分析、測井和試井等，主要弊端是費時，費用昂貴，測試結果易受多種因素影響，對非均質性強的煤儲層來說，測試結果不具有代表性。煤儲層滲透率的大小關系到地面煤層氣開發的成敗和井下瓦斯治理措施，鑒于煤儲層的非均質性強，滲透率差別大，尤其受煤體結構的控制，傳統的室內采樣模擬和范圍有限的試井所測滲透率無法代表儲層滲透率的變化趨勢，如何快速跟蹤評估儲層滲透率就顯得尤為重要。?

煤層氣地面井大都采用水力壓裂進行儲層增透，濾失系數是關系到施工排量、裂縫擴展和延伸、壓裂半徑、壓裂液用量等的重要參數，因此必須在施工前進行計算。煤礦井下水力強化措施，包括水力壓裂、水力割縫或者沖洗卸壓等措施，也與濾失系數有重要關系，因此如何快速的求取濾失系數是水力壓裂成功關鍵。?

可見，如何建立煤體結構—滲透率—濾失系數三者聯系是解決上述技術問題的核心。?

發明內容

本發明為了解決現有技術中的不足之處，提供一種針對煤儲層滲透率不均勻，如何快速解決地面煤層氣井水力壓裂和煤礦井下水力強化的基于地質強度指標的濾失系數的確定方法。?

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：一種基于地質強度指標的濾失系數的確定方法，依次包括以下步驟：?

（1）、在一個煤層氣開發區塊或者一個礦井，通過地面煤層氣井或者煤礦井下采集有代表性的煤樣；

（2）、在實驗室內將煤樣制成標準的煤芯；

（3）、把每個煤芯與煤體結構模板進行比對，確定地質強度指標的值，并在滲透儀上測試每個煤芯的滲透率k，通過統計回歸分析得到函數關系式k=f（GSI）；

（4）、對煤層氣井內的煤層段進行取樣或者直接在煤礦井下觀測煤壁，獲取煤儲層的煤體結構，并與煤體結構模板對比，確定煤儲層的GSI值；

（5）、把煤儲層的GSI代入步驟（3）中的函數關系式k=f（GSI）中得到儲層滲透率k；

（6）、將滲透率k=f（GSI）帶入傳統的濾失系數計算公式，即可得到該煤儲層基于地質強度指標的濾失系數。

所述步驟（1）中所采集的煤樣的煤體結構為碎粒煤或者糜棱煤，在步驟（2）中無法采用傳統的切割和拋光方法制成煤芯時，根據密度相等原則壓制成模擬煤芯。?

所述步驟（2）中標準煤芯的尺寸為直徑為50mm、長度為50mm或100mm的圓柱形結構。?

巖體力學中的地質強度指標（GSI）值的確定主要有兩個基本參數：巖塊的塊度和不連續面的狀況。煤是巖石的特例，煤體結構反映的是煤的整體性，形成于地質歷史并受目前采動影響，外生裂隙和割理均屬于不連續面，而被切割的基質塊則對應于巖體分類中的塊度，兩者實質相通，這是引用GSI巖體分類體系來評價煤體結構的基礎。但由于煤層埋藏較深，幾乎都未遭受風化，因此風化狀況無法反映煤體結構，修改的結果參見圖1（煤體結構模板），從而建立煤體結構定量表征方法。根據圖1（注：圖1中斜線上的數值即為GSI取值，“N/A”表示在這個范圍內不適用。）可以對煤體結構進行定量劃分，避免了傳統三分或四分定性劃分方法。通過室內試驗，可以建立煤體結構GSI與滲透率k的函數關系式，然后在煤層氣井內的煤層段進行取樣或者直接在煤礦井下觀測煤壁，獲取煤儲層的煤體結構，并與煤體結構模板對比，確定煤儲層的GSI值，將煤儲層的GSI值帶入上面函數關系式中得到k值。?

壓裂液粘度引起的濾失系數C₁為：?

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式中：C₁—濾失系數，m/min^1/2；△p—縫內外壓差，MPa；φ—地層孔隙度，小數；μ_a—壓裂液視粘度，mPa.s。

地層流體及地層體積壓縮性引起的濾失系數C₂：?

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